BÀI GIẢNG: BÀI TẬP TÍNH ĐƠN ĐIỆU CỦA HÀM SỐ
CHUYÊN ĐỀ: HÀM SỐ VÀ ỨNG DỤNG ĐẠO HÀM
MÔN TOÁN LỚP 12
THẦY GIÁO: NGUYỄN CÔNG CHÍNH – GV TUYENSINH247.COM
A. KỸ NĂNG – PHƯƠNG PHÁP LÀM BÀI
I. LẬP BẢNG XÉT DẤU BIỂU THỨC
1. Các bước xét dấu một biểu thức P x
Bước 1: Tìm nghiệm của P x tức là giải P x 0 và tìm các giá trị x mà P x không xác định.
Bước 2: Sắp xếp các giá trị x vừa tìm được theo thứ tự từ bé đến lớn.
Bước 3: Lập bảng hoặc kẻ trục xét dấu, áp dụng các quy tắc xét dấu đã học.
Bước 4: Kết luận: P x 0; P x 0 khi x ?
Các quy tắc xét dấu cần nhớ
+ “Phải cùng trái khác” – Xét dấu bậc nhất
+ “Trong trái ngoài cùng ’’– Xét dấu bậc hai
Chú ý:
P x chỉ đổi dấu khi đi qua nghiệm bội lẻ và giữ dấu khi qua nghiệm bội chẵn.
+ “Bội lẻ thì đổi, bội chẵn thì không”
+ “Hai bốn sáu tám làm ngơ,
Một ba năm bẩy chơi cờ ca-rô”
2. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Xét dấu biểu thức f x x x 1 x 2
+ TXĐ: D R
x 0
+ f x 0 x x 1 x 2 0 x 1
x 2
+ Bảng xét dấu
1
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
x
-∞
f(x)
0
-
0
1
0
+
+∞
2
-
0
+
+ Kết luận: f x 0 x 0;1 2;
f x 0 x ;0 1;2
Ví dụ 2: Xét dấu biểu thức f x x3 6 x 2 11x 6
+ TXĐ: D R
+ f x 0 x 1; x 2; x 3
+ Bảng xét dấu
x
-∞
f(x)
1
+
0
2
0
-
+∞
3
+
0
-
+ Kết luận: f x 0 x ;1 2;3
f x 0 x 1;2 3;
Ví dụ 3: Xét dấu biểu thức f x x 2 x 1 3 2 x
2
2
3
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
+ TXĐ: D R
+ f x 0 x 2 (Nghiệm đơn), x 1 ( Nghiệm kép), x
3
(Nghiệm bội ba)
2
+ Bảng xét dấu
-∞
x
f(x)
-2
-
-1
0
+
0
+∞
3/2
+
0
-
3
+ Kết luận: f x 0 x 2; 1 1;
2
3
f x 0 x ; 2 ;
2
x 4 x 5
f x
2
x 2 x 1
4
Ví dụ 4: Xét dấu biểu thức
+ TXĐ: D R \ 2; 1
+ Nghiệm của tử: x 4 (Nghiệm đơn)
x 5 (Nghiệm bội bốn)
+ Nghiệm của mẫu: x 2 ( Nghiệm đơn)
x 1 ( Nghiệm kép)
+ Bảng xét dấu
x
f(x)
-2
-∞
+
-1
-
-
0
+∞
5
4
+
0
+
+ Kết luận: f x 0 x ; 2 4;5 5;
f x 0 x 2; 1 1;4
II. NHẮC LẠI LÝ THUYẾT TÍNH ĐƠN ĐIỆU
1. Định lý I
3
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
Tổng kết: Xét f x có đạo hàm trên K
f ' x 0 f x
I
f ' x 0 f x
f ' x 0 f x const
2. Định lý II
Với hữu hạn, xi K
f ' x 0, f ' xi 0 f x
II
f
'
x
0,
f
'
x
0
f
x
i
III. PHƯƠNG PHÁP XÉT TÍNH ĐƠN ĐIỆU
Cho hàm số y f x
Bước 1: Tìm tập xác định D
Bước 2: Tính đạo hàm f ' x
Tìm đủ các điểm xi i 1, 2,..., n mà f ' x 0 * hoặc f ' x không xác định **
Bước 3: Lập bảng biến thiên và xét dấu f ' x
Bước 4: Kết luận các khoảng ĐB, NB.
B. LUYỆN TẬP
LOẠI 1. HÀM ĐA THỨC
Bài 1: Tìm khoảng đồng biến, nghịch biến của các hàm số sau:
a. y 2 5x
b. y x 2 4 x 8
Hướng dẫn giải
a. y 2 5x
+ TXĐ: D R
+ y ' 5 0x R
+ Kết luận: Hàm số đã cho luôn nghịch biến trên R
4
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
b. y x 2 4 x 8
+ TXĐ: D R
+ y ' 2x 4
+ Giải y ' 0 x 2
+ Bảng biến thiên
+∞
2
-∞
x
0
-
y'
+
+∞
+∞
y
4
+ Kết luận: Hàm số đồng biến trên khoảng 2; và nghịch biến trên khoảng ; 2
Bài 2: Tìm các khoảng đơn điệu của các hàm số sau:
a. y x3 3x 2
1
1
b. y x3 x 2 2 x 2
3
2
c. y x3 3x 2 3x 4
1
d. y x3 x 2 3x 1
3
Hướng dẫn giải
a. y x3 3x 2
+ TXĐ: D R
+ y ' 3x 2 3
x 1
+ Giải y ' 0 3 x 2 1 0
x 1
+ Bảng biến thiên
x
-∞
-1
-
y'
0
+∞
+
0
-
0
y
-4
5
+∞
1
-∞
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
+ Kết luận: Hàm số / 1;1 ; ; 1 và 1; .
1
1
b. y x3 x 2 2 x 2
3
2
+ TXĐ: D R
+ y ' x2 x 2 a b c 0
x 1
+ Giải y ' 0
x 2
+ Bảng biến thiên
-∞
x
-1
0
+
y'
+∞
2
-
+
0
+∞
19
6
y
4
-∞
-
3
+ Kết luận: Hàm số / ; 1 và 2; ; / 1;2 .
c. y x3 3x 2 3x 4
+ TXĐ: D R
Cách 1:
+ y ' 3x 2 6 x 3
+ Giải y ' 0 x 1
+ Bảng biến thiên
x
-1
-∞
+
y'
0
+∞
+
+∞
y
0
-∞
+ Kết luận: Hàm số /R .
Cách 2:
6
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
+ y ' 3x 2 6 x 3 3 x 2 2 x 1 3 x 1 0x R
2
+ Ta thấy y ' 0x 1 và y ' 0 x 1
Theo định lý II, hàm số đã cho đồng biến trên R.
1
d. y x3 x 2 3x 1
3
+ TXĐ: D R
+ y ' x2 2x 3
+ Giải y ' 0 : pt vô nghiệm
+ Bảng biến thiên
x
-∞
+∞
-
y'
+∞
y
-∞
+ Kết luận: Hàm số /R .
Cách 2:
+ y ' x 2 2 x 3 x 2 2 x 1 2 x 1 2 0x R
2
+ Ta thấy y ' 0x R và y ' 0 x 1
Theo định lý II, hàm số đã cho nghịch biến trên R.
Ghi nhớ
Xét g x ax 2 bx c a 0 , b2 4ac
a 0
+ Nếu
thì g x 0x R
0
a 0
+ Nếu
thì g x 0x R
0
Bài 3: Xét sự đồng biến, nghịch biến của các hàm số sau:
7
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
a. y 2 x 4 1
b. y 16 x 2 x 2
c. y x 4 8x3 5
d. y
16 3
x x4
3
1 4 3 2
x x 2x 1
4
2
Hướng dẫn giải
a. y 2 x 4 1
+ TXĐ: D R
+ y ' 8 x3
+ Giải y ' 0 8x3 0 x 0 (Nghiệm bội ba)
+ Bảng biến thiên
-∞
x
+∞
0
-
y'
0
+
+∞
+∞
y
1
+ Kết luận: Hàm số / 1;1 ; ; 1 và 1; .
b. y 16 x 2 x 2
16 3
x x4
3
+ TXĐ: D R
+ y ' 16 4 x 16 x 2 4 x3 4 x 4 x 2 1
x 4
+ Giải y ' 0 x 1 (Nghiệm bội ba)
x 1
+ Bảng biến thiên
8
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
+ Kết luận: Hàm số / ; 4 và 1;1 ; / 4; 1 và 1;
c. y x 4 8x3 5
+ TXĐ: D R
+ y ' 4 x3 24 x 2
+ Giải y ' 0 4 x 2 x 6 0
x 0 (Nghiệm kép)
x 6 (Nghiệm đơn)
+ Bảng biến thiên
+ Kết luận: Hàm số ; 6 và / 6; .
d. y
1 4 3 2
x x 2x 1
4
2
+ TXĐ: D R
+ y ' x 3 3x 2
+ Giải y ' 0 x 1 x 2 0
2
x 1 (Nghiệm kép)
x 2 (Nghiệm đơn)
+ Bảng biến thiên
9
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
+ Kết luận: Hàm số ; 2 và / 2; .
LOẠI 2. HÀM PHÂN THỨC
Bài 4: Tìm các khoảng đơn điệu của các hàm số sau:
a. y
x3
x 1
b. y
3x 1
x 1
Hướng dẫn giải
x3
x 1
a. y
+ TXĐ: D R \ 1
+ y'
4
x 1
2
0x 1
+ Bảng biến thiên
Kết luận: Hàm số nghịch biến trên khoảng ;1 và 1;
3x 1
x 1
b. y
. + TXĐ: D R \ 1
+ y'
2
x 1
2
0x 1
+ Bảng biến thiên
10
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
Kết luận: Hàm số đồng biến trên khoảng ; 1 và 1;
Bài 5: Tìm các khoảng đơn điệu của các hàm số sau:
a. y x
4
x
b. y
x2 x 9
x 1
Hướng dẫn giải
a. y x
4
x
+ TXĐ: D R \ 0
+ y ' 1
4 x2 4
x2
x2
+ Giải y ' 0 x 2
+ Bảng biến thiên
+ Kết luận: Hàm số đồng biến trên khoảng ; 2 và 2; ; hàm số nghịch biến trên khoảng 2;0 và
0; 2
b. y
x2 x 9
x 1
+ TXĐ: D R \ 1
11
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
+ y'
x
2
x 9 ' x 1 x 2 x 9 x 1 '
x 1
2
2 x 1 x 1 x 2 x 9 x2 2 x 8
y'
2
2
x 1
x 1
x 2
+ Giải y ' 0 x 2 2 x 8 0
x 4
+ Bảng biến thiên
+ Kết luận: Hàm số đồng biến trên khoảng ; 2 và 4; ; hàm số nghịch biến trên khoảng 2;1 và
1; 4
Bài 6: Tìm các khoảng đơn điệu của các hàm số sau:
a. y
x2
x x 1
b. y
2
4x 5
4 x2 4
Hướng dẫn giải
a. y
x2
x x 1
2
+ TXĐ: D R (vì x2 x 1 0x R )
+
x
y'
2
x 1 2 x 1 x 2
x
2
x 1
2
x2 4 x 3
x
2
x 1
2
+ Giải y ' 0 x2 4 x 3 0 x 2 7
+ Bảng biến thiên
12
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
+ Kết luận: Hàm số / 2 7; 2 7 ; / ; 2 7 và 2 7; .
x2 x 9
x 1
b. y
+ TXĐ: D R \ 1
+ y'
4 4 x 2 4 4 x 5 .8 x
4x
2
4
2
16 x 2 40 x 16
4x
2
4
2
x 2
+ Giải y ' 0 16 x 40 x 16 0
x 1
2
2
+ Bảng biến thiên
1
1
+ Kết luận: Hàm số / 2; 1 và 1; ; / ; 2 ; ;1 và 1; .
2
2
LOẠI 3. HÀM CĂN THỨC
Bài 7: Tìm các khoảng đơn điệu của các hàm số sau:
a. y x 2 8x 12
b. y x 1 2 x 2 x 3
c. y 2 x 1 9 x 2
d. y
x3
x2 6
Hướng dẫn giải
a. y x 2 8x 12
13
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
x 2
+ ĐKXĐ: x 2 8 x 12 0
x 6
+ TXĐ: D ; 2 6;
+ y'
2x 8
2 x 2 8 x 12
x4
x 2 8 x 12
+ Giải y ' 0 x 4
+ Bảng biến thiên
+ Kết luận: Hàm số / 6; ; / ; 2
b. y x 1 2 x 2 x 3
+ ĐKXĐ: x2 x 3 0x R
+ TXĐ: D R
+ y ' 1
2 2 x 1
2 x2 x 3
x 2 x 3 2 x 1
x2 x 3
1
3 33
x
x
+ Giải y ' 0 x x 3 2 x 1
2
6
x2 x 3 4x2 4x 1
2
+ Bảng biến thiên
14
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
3 33
3 33
;
+ Kết luận: Hàm số / ;
; /
6
6
c. y 2 x 1 9 x 2
+ ĐKXĐ: 9 x2 0 3 x 3
+ TXĐ: D 3;3
+ y ' 2 9 x 2 x 1 .
2 x
2
+ Giải y ' 0 x
2 9 x2
4 x 2 x 18
9 x2
9
hoặc x 2 .
4
+ Bảng biến thiên
9
9
+ Kết luận: Hàm số / ; 2 ; / 3; và 2;3
4
4
x3
d. y
x2 6
x 6
+ ĐKXĐ: x 2 6 0
x 6
+ TXĐ: D ; 6
+ y'
6;
2 x2 x2 9
x
2
6 x2 6
+ Giải y ' 0 x 3 .
+ Bảng biến thiên
15
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
+ Kết luận: Hàm số / ; 3 và 3; ; / 3; 6 và
6;3 .
LOẠI 3. MỘT SỐ HÀM KHÁC
Bài 8: Tìm các khoảng đơn điệu của hàm số : y x 2 2 x 3
Hướng dẫn giải
x 2 2 x 3khix 1 x 3
y x2 2x 3 2
x 2 x 3khi 1 x 3
*Hàm số có D R
2 x 2khix 1 x 3
* Ta có: y '
2 x 2khi 1 x 3
+ Hàm số không có đạo hàm tại x 1 và x 3 .
+ Trên khoảng 1;3 : y ' 0 x 1
+ Trên khoảng ; 1 : y ' 0
+ Trên khoảng 3; : y ' 0
*Bảng biến thiên
+ Kết luận: Hàm số / 1;1 và 3; ; / ; 1 và 1;3 .
Bài 9: Tìm các khoảng đơn điệu của các hàm số sau:
16
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
a. y sin x với x 0; 2
5
b. y x 2cos x với x ;
6 6
c. y 2sin x cos 2 x với x 0;
Hướng dẫn giải
a. y sin x với x 0; 2
+ Hàm số đã cho xác định trên khoảng 0; 2
+ Ta có y ' cos x
y ' 0 cos x 0 x
+
0
2
k k Z
1
3
3
k 2 k k 0; k 1 x ; x
2
2
2
2
2
*Bảng biến thiên
3
3
+ Kết luận: Hàm số / 0; và ; 2 ; / ;
2 2
2
2
.
5
b. y x 2cos x với x ;
6 6
5
+ Hàm số đã cho xác định trên khoảng ;
6 6
+ Ta có y ' 1 2sin x
x k 2 k Z
1
6
+ y ' 0 sin x
2
x 5 k 2 k Z
6
5
Ta thấy không tồn tại k Z để y ' 0 có nghiệm x ;
6 6
17
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
5
y ' 0x ;
6 6
5
+ Kết luận: Hàm số nghịch biến trên ;
6 6
.
c. y 2sin x cos 2 x với x 0;
+ Hàm số đã cho xác định trên khoảng 0;
+ Ta có y ' 2cos x 2sin 2 x 2cos x 1 2sin x
x 2 k 2
cos x 0
x k 2
+ y' 0
1
sin x
6
2
x 5 k 2
6
x 0; , k Z x
2
;x
6
;x
6
*Bảng biến thiên
5
+ Kết luận: Hàm số / 0; và ;
2 6
6
; / ; và ; .
6 2
6
B. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Xét sự đồng biến, nghịch biến của các hàm số sau:
a. y x3 6 x 2 9 x
b. y x3 3x 2 24 x 26
2
3
c. y x3 x 2 5 x 1
3
2
d. y 3x3 6 x2 4 x 2
Đáp án:
18
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
a) Hàm số đồng biến trên ; 1 và 3; .
Hàm số nghịch biến trên 1; 3 .
b) Hàm số đồng biến trên 4; 2 .
Hàm số nghịch biến trên ; 4 và 2; .
.
c) Hàm số nghịch biến trên
d) Hàm số đồng biến trên
.
Bài 2: Xét sự đồng biến, nghịch biến của các hàm số sau:
a. y x 4 4 x 2 3
b. y x 4 8x 2 5
c. y x 4 4 x3 2
d. y
1 4 7 3
x x 2x2 3
2
3
Đáp án:
a) Hàm số đồng biến trên 2; 0 và
2; .
Hàm số nghịch biến trên ; 2 và 0; 2 .
b) Hàm số đồng biến trên 0; .
Hàm số nghịch biến trên ; 0 .
c) Hàm số đồng biến trên ; 3 và 0; 3 .
Hàm số nghịch biến trên 3; 0 và
3; .
7 17 7 17
d) Hàm số đồng biến trên
;
và 0; .
4
4
7 17
7 17
Hàm số nghịch biến trên ;
và
; 0 .
4
4
Bài 3: Xét sự đồng biến, nghịch biến của các hàm số sau:
4
a. y x5 x3 8
5
19
b. y
2 5 3 4 3 2
x x x 2x 1
5
4
2
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
4
2
1
c. y x 7 x 6 x5 4
7
3
5
d. y 9 x 7 7 x 6
7 5
x 12
5
Đáp án:
6 6
a) Hàm số đồng biến trên
2 ; 2 .
6
6
Hàm số nghịch biến trên ;
và
;
.
2
2
b) Hàm số đồng biến trên
.
.
c) Hàm số nghịch biến trên
d) Hàm số đồng biến trên
.
Bài 4: Tìm các khoảng đơn điệu của các hàm số sau:
a. y
3 2x
x7
b. y
x 4 48
x
c. y x
9
x
d. y
1
2x
x 1
Đáp án:
a) Hàm số nghịch biến trên ; 7 và 7; .
b) Hàm số đồng biến trên ; 2 và 2; .
Hàm số nghịch biến trên 2; 0 và 0; 2 .
c) Hàm số đồng biến trên ; 0 và 0; .
d) Hàm số nghịch biến trên ; 1 và 1; .
Bài 5: Tìm các khoảng đơn điệu của các hàm số sau:
a. y
x2 4 x 3
x2
b. y
x2 4 x 3
2 x2 2 x 4
c. y
x2
x4 1
d. y
2x 1
x 1
2
Đáp án:
a) Hàm số đồng biến trên ; 2 15 và 2 15; .
Hàm số nghịch biến trên 2 15; 2 và 2; 2 15 .
20
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
b) Hàm số đồng biến trên ; 1 , 1; 2 và 2; .
c) Hàm số đồng biến trên ; 1 và 0; 1 .
Hàm số nghịch biến trên 1; 0 và 1; .
d) Hàm số đồng biến trên 1; 0 .
Hàm số nghịch biến trên ;0 và 1; .
Bài 6: Tìm các khoảng đơn điệu của các hàm số sau:
a. y 3x 2 x3
b. y 3 x 2 2 x
c. y x 1 x 2
d. y 2 x x 2 1
Đáp án:
a) Hàm số đồng biến trên 0; 2 .
Hàm số nghịch biến trên ; 0 và 2; 3 .
b) Hàm số đồng biến trên 1; .
Hàm số nghịch biến trên ; 1 .
1 1
;
c) Hàm số đồng biến trên
.
3 3
1
1
; 1 .
Hàm số nghịch biến trên 1;
và
3
3
2 3
d) Hàm số đồng biến trên ;
và 1; .
3
2 3
Hàm số nghịch biến trên
3 ; 1 .
Bài 7: Tìm các khoảng đơn điệu của các hàm số sau:
a. y x 2 4 x 3
b. y x 1 2 x 2 5x 7
c. y x 2 x 2 7 x 10
d. y x3 3x 2
Đáp án:
21
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!
a) Hàm số đồng biến trên 3; 2 và 1; .
Hàm số nghịch biến trên ; 3 và 2; 1 .
7
b) Hàm số đồng biến trên ; và 1; 1 .
2
7
Hàm số nghịch biến trên ; 1 và 1; .
2
7
c) Hàm số đồng biến trên ; .
4
7
Hàm số nghịch biến trên ; .
4
d) Hàm số đồng biến trên 2; 1 và 1; .
Hàm số nghịch biến trên ; 2 và 2; 1 .
Bài 8: Tìm các khoảng đơn điệu của các hàm số sau:
a. y x sin x với x 0; 2
b. y sin 3x với x 0;
3
c. y cos2x 2 x 3 với x R
d. y sin 2 x 2cos x 2 x với x ;
2 2
Đáp án:
a) Hàm số đồng biến trên 0; 2 .
b) Hàm số đồng biến trên 0; .
6
Hàm số nghịch biến trên ; .
6 3
22
c) Hàm số nghịch biến trên .
d) Hàm số đồng biến trên 0; .
6
Hàm số nghịch biến trên ; 0 và ; .
2
6 2
Truy cập trang để học Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh - Sử - Địa GDCD tốt nhất!